Phân loại đất theo TCVN là gì?
Phân loại đất theo TCVN 5747:1993 là hệ thống phân loại đất xây dựng của Việt Nam, dựa trên thành phần hạt, chỉ số dẻo IP (Atterberg limits) và độ sệt IL để xác định loại đất phục vụ thiết kế nền móng. Tiêu chuẩn này phân đất thành bốn nhóm chính: đất hòn lớn, đất cát, đất dính (sét) và đất hữu cơ. Phân loại đúng đất là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong khảo sát địa chất công trình.
Các giới hạn Atterberg (Atterberg Limits)
Giới hạn Atterberg mô tả trạng thái đất dính khi thay đổi độ ẩm:
| Giới hạn | Ký hiệu | Định nghĩa | Thử nghiệm |
|---|---|---|---|
| Giới hạn lỏng | LL (wL) | Độ ẩm tại đó đất chuyển từ lỏng sang dẻo | Casagrande cup, ASTM D4318 |
| Giới hạn dẻo | PL (wP) | Độ ẩm tại đó đất chuyển từ dẻo sang cứng | Lăn sợi đất ∅3mm |
| Chỉ số dẻo | IP | IP = LL – PL; khoảng độ ẩm trạng thái dẻo | Tính từ LL và PL |
| Giới hạn co | SL (wS) | Độ ẩm dưới đó thể tích đất không giảm thêm | Ít dùng trong thiết kế |
Phân loại đất theo TCVN 5747:1993
Nhóm 1: Đất hòn lớn (Coarse-grained soil)
Điều kiện: >50% khối lượng hạt có kích thước >2mm.
- Cuội (Boulder/Cobble): >50% hạt >200mm (boulder) hoặc 60-200mm (cobble)
- Dăm (Gravel): >50% hạt 2-60mm
- Cát sỏi pha dăm: Phân loại tiếp theo lượng sỏi/dăm 2-60mm
Đặc điểm: k cao (10⁻²-10⁻⁴ m/s); không dính; góc ma sát trong φ = 35-45°; không có tính dẻo (IP=0).
Nhóm 2: Đất cát (Sandy soil)
Điều kiện: >50% hạt trong khoảng 0.05-2mm; IP < 7%.
| Tên đất | Phân bố hạt | IP (%) |
|---|---|---|
| Cát sỏi | >25% hạt >2mm | 0 |
| Cát thô | >50% hạt >0.5mm | 0 |
| Cát vừa | >50% hạt >0.25mm | 0 |
| Cát nhỏ | >75% hạt 0.1-0.25mm | 0 |
| Cát bụi (silt cát) | >75% hạt 0.05-0.1mm | <7 |
Nhóm 3: Đất dính (Cohesive soil / Fine-grained)
Điều kiện: IP ≥ 7%; phân loại theo IP:
| Loại đất | Chỉ số dẻo IP (%) | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Cát pha (Loam) | 7 ≤ IP < 12 | Dẻo ít, cát chiếm ưu thế |
| Sét pha (Sandy clay) | 12 ≤ IP ≤ 17 | Dẻo trung bình |
| Sét (Clay) | IP > 17 | Dẻo cao, co ngót lớn |
Lưu ý: Tiêu chuẩn TCVN 5747 dùng phân ngưỡng IP: <7 (cát pha); 7-17 (sét pha); >17 (sét). So sánh với ASTM (Unified Soil Classification): CL (IP>7, LL<50), CH (IP>7, LL>50).
Phân loại theo độ sệt IL (Consistency Index)
IL đánh giá trạng thái đất dính tự nhiên:
IL = (w – PL) / IP = (w – wP) / (wL – wP)
| Trạng thái | IL | Đặc điểm | Sức chịu tải |
|---|---|---|---|
| Cứng (Stiff) | IL < 0 | Độ ẩm dưới PL; rất cứng | Rất cao |
| Nửa cứng (Semi-stiff) | 0 ≤ IL < 0.25 | Cứng, khó nặn | Cao |
| Dẻo cứng (Stiff plastic) | 0.25 ≤ IL < 0.50 | Dẻo, cần lực lớn | Trung bình-cao |
| Dẻo mềm (Soft plastic) | 0.50 ≤ IL < 0.75 | Dẻo mềm | Trung bình |
| Chảy dẻo (Plastic flow) | 0.75 ≤ IL ≤ 1.0 | Gần lỏng | Thấp |
| Lỏng (Liquid) | IL > 1.0 | Chảy lỏng; bùn nhão | Rất thấp |
Nhóm 4: Đất hữu cơ (Organic soil)
Điều kiện: Hàm lượng hữu cơ (mất khi nung 105°C → 440°C) > 5% khối lượng khô.
- Đất than bùn (Peat): Hữu cơ >60%; xốp, nén lún nhiều, không phù hợp làm nền trực tiếp.
- Bùn hữu cơ (Organic silt/clay): Hữu cơ 5-60%; tính chất xấu, cần xử lý nền.
Ứng dụng phân loại đất trong thiết kế
- Chọn phương án nền móng: Đất cát chặt → móng nông; đất sét yếu → cọc hoặc xử lý nền.
- Tính sức chịu tải: Loại đất xác định thông số c, φ làm đầu vào thiết kế.
- Ổn định mái dốc: Đất sét IL cao (gần lỏng) → mái dốc thoải hơn.
- Đắp nền đường: Phân loại đất để lựa chọn vật liệu đắp phù hợp TCVN 8857:2011.
- TCVN 5747 và ASTM (USCS) khác nhau thế nào?
- TCVN 5747:1993 dùng 3 mức IP (<7, 7-17, >17) để phân loại đất dính đơn giản hơn. USCS (ASTM D2487) dùng biểu đồ Casagrande kết hợp LL và IP, phân chi tiết hơn (ML, MH, CL, CH, OL, OH). Kết quả thường tương đồng nhưng không hoàn toàn tương thích.
- IP bao nhiêu thì gọi là sét?
- Theo TCVN 5747:1993, IP > 17% gọi là sét. IP từ 12-17% là sét pha; IP từ 7-12% là cát pha. Sét có tính dẻo cao, co ngót nhiều khi khô, trương nở khi ẩm.
- Đất than bùn có xây dựng được không?
- Đất than bùn và đất hữu cơ cao không phù hợp làm nền trực tiếp do lún lớn, không đều và lâu dài. Cần thay đất, đóng cọc hoặc xử lý bằng bấc thấm, gia tải trước trước khi xây dựng.
- IL bao nhiêu là đất yếu cần xử lý?
- Đất có IL > 0.75 (chảy dẻo đến lỏng) là đất yếu, sức chịu tải rất thấp (<50-80 kPa), thường cần xử lý nền trước khi thi công công trình dân dụng.